Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 1- Ed: 14º - Capítulo 6.2 - Ex. 27
Um pacote contendo 12 latas de refrigerante (com massa de ) está inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal. A seguir, ele é empurrado em linha reta por um cão treinado que exerce uma força constante de módulo igual a . Use o teorema do trabalho-energia para achar a velocidade final do pacote se (a) não existe atrito entre o pacote e a superfície; (b) o coeficiente de atrito cinético entre o pacote e a superfície é igual a .
Passo 1
Fala galerinha, beleza?
Vamos considerar a situação do item (a) sem a força de atrito, de modo que o trabalho da força resultante é simplesmente o trabalho da força exercida pelo cachorro. Como essa força é horizontal e no sentido do movimento, temos que
Com isso, usamos o teorema do trabalho-energia para relacionar o trabalho da resultante com a variação da energia cinética:
Como o pacote está inicialmente em repouso, temos , de modo que
Logo,
Passo 2
No item (b), temos que considerar também o atrito, de modo que
Já sabemos que . Já para o atrito, que se opõe ao movimento, temos que
Sabemos também que
Nesse caso, num plano horizontal e sem outras forças verticais, vale que , de modo que
Logo,
Portanto,
Com isso, podemos achar a velocidade
Observe que com o atrito, a velocidade do corpo ao final do processo é menor, já que parte do trabalho feito pelo cachorro é dissipado pelo atrito.